introduzione_ai_plc
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Linea 3: | Linea 3: | ||
===== Automazione ===== | ===== Automazione ===== | ||
- | L' | + | L' |
* sensori che forniscono informazioni sul sistema | * sensori che forniscono informazioni sul sistema | ||
* sistemi elettronici che elaborano le informazioni e decidono come intervenire sul sistema | * sistemi elettronici che elaborano le informazioni e decidono come intervenire sul sistema | ||
* attuatori che intervengono sul sistema | * attuatori che intervengono sul sistema | ||
- | Il ricorso all' | + | Il ricorso all' |
- | + | ||
- | Il ricorso all' | + | |
* elevata produttività | * elevata produttività | ||
* qualità e uniformità dei risultati | * qualità e uniformità dei risultati | ||
* diminuzione((una volta ammortizzati i costi iniziali)) dei costi (risparmio energetico, ottimizzazione delle risorse e dei materiali, minori tempi di lavorazione) | * diminuzione((una volta ammortizzati i costi iniziali)) dei costi (risparmio energetico, ottimizzazione delle risorse e dei materiali, minori tempi di lavorazione) | ||
* minore fatica e maggiore sicurezza per gli operatori (ambienti nocivi, lavorazioni pericolose) | * minore fatica e maggiore sicurezza per gli operatori (ambienti nocivi, lavorazioni pericolose) | ||
- | |||
===== Logica cablata e logica programmabile ===== | ===== Logica cablata e logica programmabile ===== | ||
- | Un sistema di automazione può essere anche molto complesso e il suo controllo, un tempo affidato a circuiti progettati | + | Un sistema di automazione può essere anche molto complesso e il suo controllo, un tempo affidato a circuiti progettati per svolgere una specifica funzione, è sempre più spesso affidato a dispositivi digitali a microprocessore. |
* **logica cablata** | * **logica cablata** | ||
* **logica programmabile** | * **logica programmabile** | ||
- | La logica cablata ha ancora senso per applicazioni molto semplici, | + | La logica cablata ha ancora senso per applicazioni molto semplici, |
- | * il sistema è più complicato da utilizzare e richiede una formazione specifica((la logica cablata è facilmente comprensibile da tutti gli operatori del settore, anche non specializzati)) | + | |
* le possibilità offerte dalla logica programmabile sono molto maggiori, sia in termini di complessità che di velocità | * le possibilità offerte dalla logica programmabile sono molto maggiori, sia in termini di complessità che di velocità | ||
* i consumi, l' | * i consumi, l' | ||
- | * la flessibilità del sistema è molto maggiore; apportare modifiche o estendere il sistema comporta la sola riscrittura del programma invece che la realizzazione di un nuovo circuito e l' | + | |
+ | | ||
* i costi di sviluppo sono bassi perché si utilizzano componenti standard e la progettazione coinvolge prevalentemente la parte software | * i costi di sviluppo sono bassi perché si utilizzano componenti standard e la progettazione coinvolge prevalentemente la parte software | ||
+ | * la supervisione del sistema e l' | ||
+ | * il debugging e la messa a punto sono molto più semplici | ||
+ | Di contro un sistema a logica programmabile è più complicato da utilizzare e richiede una formazione specifica, mentre la logica cablata è facilmente comprensibile da tutti gli operatori del settore, anche non specializzati. | ||
===== Il PLC ===== | ===== Il PLC ===== | ||
- | Un PLC (// | + | Un PLC (// |
- | I compiti svolti da un PLC vanno dal realizzare semplici sequenze di operazioni al controllo delle movimentazioni alla realizzazione di sofisticati [[wpi> | + | I compiti svolti da un PLC vanno dal realizzare semplici sequenze di operazioni al controllo delle movimentazioni alla realizzazione di sofisticati [[wpi> |
- | I primi PLC sono stati sviluppati dalla General Motors alla fine degli anni ' | + | I primi PLC sono stati sviluppati dalla General Motors alla fine degli anni '60; il loro compito era sostituire |
- | Il PLC non è l' | + | Il PLC non è l' |
* una soluzione hardware standardizzata e già pronta per l'uso | * una soluzione hardware standardizzata e già pronta per l'uso | ||
* componentistica robusta, testata ed affidabile | * componentistica robusta, testata ed affidabile | ||
* un sistema facile da installare e interfacciare | * un sistema facile da installare e interfacciare | ||
* un sistema facile da utilizzare e programmare | * un sistema facile da utilizzare e programmare | ||
- | Le soluzioni alternative - a microcontrollore o PC - risultano invece convenienti quando: | + | Le soluzioni alternative - microcontrollore o PC - risultano invece convenienti quando: |
* si producono un numero di esemplari che consente di ammortizzare il costo di sviluppo (produzione di massa) | * si producono un numero di esemplari che consente di ammortizzare il costo di sviluppo (produzione di massa) | ||
* non sono previste modifiche o aggiornamenti successivi | * non sono previste modifiche o aggiornamenti successivi | ||
* sono richieste prestazioni elevate | * sono richieste prestazioni elevate | ||
- | |||
===== Differenze tra PLC e PC ===== | ===== Differenze tra PLC e PC ===== | ||
- | I PLC sono computer a tutti gli effetti: eseguono programmi e hanno un' | + | I PLC sono computer a tutti gli effetti: eseguono programmi e hanno un' |
L' | L' | ||
- | * ha prestazioni nettamente inferiori a quelle di un PC | + | * usa componentistica con prestazioni nettamente inferiori a quelle di un PC |
- | * è progettato per lavorare in ambienti industriali | + | * è progettato per lavorare in ambienti industriali |
- | * è particolarmente robusto e progettato | + | * è particolarmente robusto e fatto per durare molti anni |
- | * è facilmente interfacciabile | + | * è facilmente interfacciabile |
- | * è predisposto per funzionare in rete con altri dispositivi | + | * è predisposto per funzionare in rete con altri dispositivi |
Il software di un PLC si distingue per: | Il software di un PLC si distingue per: | ||
* il sistema operativo che gestisce l' | * il sistema operativo che gestisce l' | ||
- | * la facilità di programmazione, | + | * la facilità di programmazione, |
===== Caratteristiche hardware del PLC ===== | ===== Caratteristiche hardware del PLC ===== | ||
Linea 72: | Linea 71: | ||
* una memoria di lavoro volatile (RAM) | * una memoria di lavoro volatile (RAM) | ||
* una di programma (ROM, flash, EEPROM) non volatile | * una di programma (ROM, flash, EEPROM) non volatile | ||
- | * schede di ingresso e uscita sia digitali che analogiche | + | * schede di ingresso e uscita, sia digitali che analogiche |
* una porta di comunicazione | * una porta di comunicazione | ||
- | Le caratteristiche dei componenti non sono nemmeno paragonabili a quelle di un PC - valori tipici potrebbero essere 1 MB di memoria di programma, 100 KB di memoria di lavoro e una CPU da 100 MHz - ma le prestazioni risultano adeguate perché, come per i microcontrollori, | + | Le caratteristiche dei componenti non sono nemmeno paragonabili a quelle di un PC - valori tipici potrebbero essere 1 MB di memoria di programma, 100 KB di memoria di lavoro e una CPU da 100 MHz - ma le prestazioni risultano adeguate perché i compiti da svolgere sono semplici e non richiedono grandi potenze di calcolo. |
Le possibilità di interfacciamento in ingresso e uscita sono il vero punto di forza dei PLC. Di solito sono disponibili: | Le possibilità di interfacciamento in ingresso e uscita sono il vero punto di forza dei PLC. Di solito sono disponibili: | ||
- | * molti ingressi digitali, sotto forma di contatti | + | * molti ingressi digitali |
- | * pochi di ingressi analogici che accettano tensioni da 0 a 10 Volt (o correnti da 4 a 20 mA) con una risoluzione di 10bit | + | * pochi di ingressi analogici che accettano tensioni da 0 a 10 Volt (o correnti da 4 a 20 mA) |
* molte uscite digitali, a relé o a transistor | * molte uscite digitali, a relé o a transistor | ||
* poche (o nessuna) uscite analogiche | * poche (o nessuna) uscite analogiche | ||
Linea 88: | Linea 87: | ||
La porta di comunicazione, | La porta di comunicazione, | ||
- | | + | |
- | * tra PLC e PC | + | * tra PLC e PC |
- | * via web | + | * via web |
- | ===== Esecuzione dei programmi ===== | ||
- | I programmi per PLC prevedono una esecuzione ciclica di una serie di istruzioni (un po' come avviene per i microcontrollori). Il cosiddetto //ciclo di scansione//, | ||
- | * | ||
- | * attivazione delle uscite in base a quanto contenuto nell' | ||
- | * acquisizione degli ingressi e loro memorizzazione nell' | ||
- | * elaborazione in sequenza delle istruzioni del programma | ||
- | * aggiornamento dell'// | ||
- | |||
- | Il tempo impiegato per completare la sequenza viene detto //scan time// e la sua durata, pur non essendo costante((dipende dalla complessità del programma e dagli eventi che possono verificarsi)) è sempre inferiore a un tempo massimo, come previsto in tutte le applicazioni real-time((nel caso in cui il ciclo super questo limite il PLC si arresta e segnala l' | ||
===== Le interfacce uomo-macchina ===== | ===== Le interfacce uomo-macchina ===== | ||
+ | L' | ||
+ | * il comando | ||
+ | * la segnalazione e gli allarmi | ||
+ | * la configurazione del sistema di automazione | ||
+ | * la supervisione | ||
+ | * generare report e analisi del processo | ||
- | FIXME | + | I compiti più semplici possono essere affidati a lampade, spie e pulsantiere altrimenti si impiegano display LCD, pannelli touchscreen o sofisticati sistemi [[wpi> |
+ | ===== Programmare i PLC ===== | ||
- | * interfacce utente [[wpi> | + | Per programmare un PLC è necessario collegarlo a un computer |
- | * il comando | + | |
- | * segnalazione e allarmi | + | |
- | * la confiugurazione | + | |
- | * supervisione | + | |
- | * generazione report e analisi | + | |
- | * esempi: lampade, spie e pulsantiere, | + | |
+ | L' | ||
+ | * creazione dei programmi con uno o più linguaggi di programmazione | ||
+ | * verifica e compilazione dei programmi | ||
+ | * upload e download del programma (PC -> PLC e viceversa) | ||
+ | * simulazione del programma (utile e vantaggiosa economicamente perché permette di testare e perfezionare il programma senza rischi per la sicurezza e senza interrompere la produzione) | ||
+ | * monitoraggio dell' | ||
+ | Un programma per PLC può essere scritto usando quattro diversi linguaggi di programmazione. Questi linguaggi - standardizzati anche se restano le incompatibilità tra produttori - permettono di usare approcci diversi per affrontare il medesimo problema. Il linguaggio più utilizzato è il //ladder//, un linguaggio grafico che si è affermato perché è il più semplice da imparare e interpretare. I programmi infatti somigliano agli schemi funzionali con relè e timer che i progettisti con un background elettrico (e non informatico) ben conoscono. Gli altri linguaggi sono: | ||
+ | * lo // | ||
+ | * il //function block diagram//, un linguaggio grafico che fa uso delle funzioni logiche tipiche dell' | ||
+ | * l'// | ||
+ | * il // | ||
+ | ===== Esecuzione dei programmi ===== | ||
+ | I programmi per PLC prevedono sempre una esecuzione ciclica di una serie di istruzioni (un po' come avviene per i microcontrollori). Il cosiddetto //ciclo di scansione//, | ||
+ | * attivazione delle uscite in base a quanto contenuto nell' | ||
+ | * acquisizione degli ingressi e loro memorizzazione nell' | ||
+ | * elaborazione delle istruzioni del programma | ||
+ | * aggiornamento dell'// | ||
- | ===== Software ===== | + | Il tempo impiegato per completare la sequenza viene detto //scan time// e la sua durata, pur non essendo costante((dipende dalla complessità del programma e dagli eventi che possono verificarsi)) è sempre inferiore a un tempo massimo, come previsto in tutte le applicazioni real-time((un [[wpi> |
- | Software di programmazione: | ||
- | * software proprietario installato su un PC collegato al PLC con un cavo ethernet | ||
- | * funzionalità del software | ||
- | * programmazione | ||
- | * upload e download del programma (PC->PLC e viceversa) | ||
- | * simulazione (molto utile per testare e perfezionare il programma senza interrompere la produzione o incorrere in problemi di sicurezza -> costi e pericolo) | ||
- | * monitoraggio durante l' | ||
- | |||
- | Linguaggi di programmazione standard: | ||
- | * ladder (schema a contatti) linguaggio grafico derivato dagli schemi funzionali, il più utilizzato e il più semplice da imparare e interpretare, | ||
- | * altri: structured text (linguaggio strutturato tipo BASIC, C), function block diagram | ||
- | * non sono compatibili tra diversi produttori! | ||
===== Riferimenti ===== | ===== Riferimenti ===== | ||
Linea 140: | Linea 136: | ||
Documentazione prodotta a scuola: | Documentazione prodotta a scuola: | ||
* {{ :: | * {{ :: | ||
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+ | Dal testo di quarta di sistemi, modulo H sul PLC: | ||
+ | * H1 e H2: generalità sull' | ||
+ | * H3: programmazione del PLC S7-1200 (molto utile, tutte le istruzioni principali) | ||
+ | * H4: esercizi con esempi e applicazioni | ||
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introduzione_ai_plc.txt · Ultima modifica: 2021/04/15 09:35 da admin